JP2001192104A - 移動体の走行制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 移動体の目的位置からのずれが微小（５〜２
０ｍｍ程度）であっても、移動体を直接目的位置に向か
って極低速度（１ｍ／分）で移動させ、極めて高い精度
で目的位置に停止させることができる移動体の走行制御
方法を提供する。 【解決手段】 移動体の走行位置を検出する位置検出器
を設け、位置検出器の出力を速度指令制御部にフィード
バックするように構成し、速度指令制御部は、位置検出
部で検出した位置検出値の単位時間当たりの位置検出値
から移動体の速度Ｖを算出すると共に、目標速度値Ｖｒ
と該速度Ｖの偏差値Ｖｅを算出し、偏差値Ｖｅに比例ゲ
インＧを掛けて積算値Ｇ・Ｖｅを求め、該積算値Ｇ・Ｖ
ｅに速度Ｖを加えた値Ｇ・Ｖｅ＋Ｖに基づいた速度指令
信号をインバータに出力するように構成され、速度指令
制御部に与える目標速度値Ｖｒは汎用モータが本移動体
を移動させる最低トルクを発生する速度である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はスタッカークレーン
等の移動体の走行制御方法に関するものである。特に、
移動体を目的位置まで走行させ停止させた後、該移動体
の目的位置からのずれの調整又は該目標位置から移動体
を微小距離移動させる再調芯制御に好適な制御技術を具
備する移動体の走行制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】スタッカークレーン等の移動体を目的位
置まで走行させた後、移動体の目的位置からのずれを調
整する再調芯制御は、微小距離（５〜２０ｍｍ程度）の
走行制御による位置修正である。そのため、この微小距
離だけを正確に位置修正することは、移動体が安定した
低速走行状態に達する前に停止しなければならず、極め
て困難な走行制御となる。

【０００３】従来この種の微小距離の走行制御では、移
動体が前後進方向のオーバーランを繰り返し最終的に目
的位置へ停止させることになり、作業効率が大幅に低下
するという問題があった。このため、例えば特公平３−
７１３２３号公報に記載の技術では、このように微小距
離を移動する再調芯時に移動体を安定的に走行動作させ
るため、移動体を一旦目的位置から一定距離（十数ｃ
ｍ）離してから、目的位置に移動させる方法を採用して
いる。しかしこの方法は、再調芯するため移動体を一旦
目的位置から移動させ、目的位置から一定の距離を確保
した上で走行制御する方法であるため、作業効率が低下
するという問題があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の点に鑑
みてなされたもので、移動体の目的位置からのずれが微
小（５〜２０ｍｍ程度）であっても、移動体を直接目的
位置に向かって極低速度（１ｍ／分）で移動させ、極め
て高い精度で目的位置に停止させることができる移動体
の走行制御方法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
請求項１に記載の発明は、汎用誘導電動機をインバータ
の出力で駆動する走行駆動機構を具備し、速度指令制御
部から該インバータに速度指令信号を出力し、該速度指
令信号に基づいて移動体を走行制御する移動体の走行制
御方法であって、移動体の走行位置を検出する位置検出
器を設け、位置検出器の出力を速度指令制御部にフィー
ドバックし、速度指令制御部は、位置検出部で検出した
位置検出値の単位時間当たりの位置検出値から移動体の
速度Ｖを算出すると共に、目標速度値Ｖｒと該速度Ｖの
偏差値Ｖｅを算出し、偏差値Ｖｅに比例ゲインＧを掛け
て積算値Ｇ・Ｖｅを求め、該積算値Ｇ・Ｖｅに速度Ｖを
加えた値Ｇ・Ｖｅ＋Ｖに基づいた速度指令信号をインバ
ータに出力するように構成され、速度指令制御部に与え
る目標速度値Ｖｒは汎用モータが本移動体を移動させる
最低トルクを発生する速度（フィードフォワード制御で
は起動できないが、フィードバック制御では起動できる
速度）であることを特徴とする。

【０００６】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載の移動体の走行制御方法を、当該移動体が所定の
目標位置に走行停止した後、該移動体の目標位置からの
ずれ修正又は微小距離移動する再調芯制御に用いること
を特徴とする。

【０００７】また、請求項３に記載の発明は、汎用誘導
電動機をインバータの出力で駆動する走行駆動機構を具
備し、速度指令制御部から該インバータに速度指令信号
を出力し、該速度指令信号に基づいて移動体を走行制御
する移動体の走行制御方法であって、移動体の走行位置
を検出する位置検出器を設け、該位置検出器の出力を速
度指令制御部にフィードバックするように構成し、速度
指令制御部は、カム曲線に従う速度パターンで単位時間
当たりの位置Ｘｃを算出すると共に、位置検出器で検出
した位置検出値と単位時間当たりの該位置検出値の変化
から本移動体の検出位置Ｘと速度Ｖ（ｄＸ／ｄｔ）を算
出し、算出位置Ｘｃと検出位置Ｘとから位置偏差値Ｘｅ
を求め、該位置偏差値Ｘｅに比例した速度制御量値Ｖｍ
を求め、該速度制御量値Ｖｍと速度Ｖの偏差Ｖｅを求
め、該偏差Ｖｅに対するＰＩＤ（比例・積分・微分）制
御により速度増減指令値Ｖｄを求め、該速度増減指令値
Ｖｄに検出速度Ｖを加算して速度指令値Ｖｄ＋Ｖを求
め、該速度指令値Ｖｄ＋Ｖに基づいた速度指令信号を前
記インバータに出力するように構成され、速度指令制御
部は、本移動体を所定の目的位置まで走行制御した後、
該移動体の該目的位置からのずれを修正又は微小距離移
動する再調芯制御に請求項１に記載の走行制御方法を用
いることを特徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態例を図
面に基づいて説明する。図１は本発明の移動体の走行制
御方法を実施する走行制御装置の概略構成を示す図であ
る。なお、本実施形態例では移動体として自動倉庫等に
用いるスタッカークレーンを例に説明するが、本発明の
走行制御方法で対象とする移動体はこれに限定されるも
のではなく、例えば天井走行クレーン等の汎用誘導電動
機をインバータの出力で駆動する走行駆動機構を具備す
る移動体に広く適用できる。

【０００９】走行制御装置は図１に示すように、スタッ
カークレーンの走行制御を行うためのクレーン制御用計
算機１を具備し、該クレーン制御用計算機１からの速度
制御量を１２ビット速度指令装置２でアナログ信号に変
換し、該変換した速度制御量をインバータ３に出力し、
該インバータ３は速度制御量に従う電圧、周波数を走行
用の汎用誘導電動機（インダクションモータ）４に供給
する。これによりスタッカークレーンはクレーン制御用
計算機１からの速度制御量に従って走行する。

【００１０】スタッカークレーンの位置は位置検出器
（エンコーダ、リニアスケール等からなる）５で検出さ
れ、その検出出力は、パルスカウンタ６に出力され、該
パルスカウンタ６でカウントされたカウント値が検出位
置値Ｘとしてクレーン制御用計算機１にフィードバック
される。クレーン制御用計算機１は手動操作のときのフ
ィードフォワード制御機能に加え、速度・位置フィード
バック制御機能を有している。なお、図１において、７
はスタッカークレーンに制動をかける電磁ブレーキであ
る。

【００１１】クレーン制御用計算機１の速度指令はカム
曲線に従うパターンで行う。走行開始からの単位時間毎
のクレーン位置Ｘｃを算出する。そしてパルスカウンタ
６のカウント値である検出位置値Ｘとその単位時間当り
の変化量ｄＸ／ｄｔを速度算出部２４（図２参照）で算
出しスタッカークレーンの検出速度Ｖを求め、これをフ
ィードバックする。クレーン制御用計算機１はこのよう
な処理を短時間毎（例えば２５ｍｓｅｃ毎）に行う。

【００１２】図２はクレーン制御用計算機１による走行
制御（速度、位置フィードバック制御）構成を示す図で
ある。クレーン制御用計算機１の制御は、位置情報をフ
ィードバックして制御を行う位置制御ループ１０と、そ
の内部に速度のフィードバック制御を行う速度制御ルー
プ２０の二重の制御で構成されている。位置指令値Ｘｃ
は、走行開始後の一定時間毎（例えば２５ｍｓｅｃ）の
スタッカークレーンの位置を示す。この一定時間毎の位
置はカム曲線の速度パターンに従って設定されている。

【００１３】走行が開始すると、位置指令値Ｘｃとフィ
ードバックされた位置検出値Ｘから位置偏差値Ｘｅを位
置偏差値算出部１１で算出し、この位置偏差値Ｘｅに比
例した速度制御量Ｖｍが比例制御部１２によって求めら
れる。

【００１４】速度制御ループ２０では、速度制御量Ｖｍ
と前記スタッカークレーンの検出速度Ｖからの速度偏差
値算出部２１で速度偏差値Ｖｅを求め、該速度偏差値Ｖ
ｅに対する比例補償、積分補償、微分補償からなるＰＩ
Ｄ制御部２２で速度増減指令値Ｖｄを求め、加算器２３
で該速度増減指令値Ｖｄに検出速度Ｖを加えて１２ビッ
ト速度指令装置２を介してインバータ３に出力する速度
制御量を得る。インバータ３は速度制御量に従う電圧、
周波数を走行用の汎用誘導電動機４に供給し、該汎用誘
導電動機４を駆動する。

【００１５】上記のように、クレーン制御用計算機１が
カム曲線に従う走行パターンでスタッカークレーンの走
行制御を行うことにより、縦フレームの振動を低減で
き、且つ目的位置にスタッカークレーンを精度良く停止
できる。なお、上記スタッカークレーンの走行制御につ
いては本特許出願人が先に出願した特願平１０−１１３
６５４号の明細書及び図面に詳細に開示しているので、
ここではその説明は省略する。

【００１６】上記スタッカークレーンの走行制御により
スタッカークレーンを目標位置に精度良く停止しても、
自動倉庫を構成する棚の縦フレームの傾き等により、荷
を出し入れする目的荷受部とスタッカークレーンが停止
した目標位置の間に微小なずれ（例えば５〜２０ｍｍ程
度）がある場合がある。この場合、スタッカークレーン
をこの微小距離走行させて目的荷受部にスタッカークレ
ーンを移動させる必要がある。また、スタッカークレー
ンが目標位置から微小距離ずれて停止した場合もこの微
小距離走行させて目標位置に停止させる必要がある。以
下、この微小距離のスタッカークレーンの走行制御（以
下、「再調芯走行制御」と称する）について説明する。

【００１７】図３はクレーン制御用計算機１による上記
再調芯走行制御の構成を示す図である。速度算出部２４
で算出された、スタッカークレーンの速度Ｖ（ｄＸ／ｄ
ｔ）は速度偏差値算出部２５に出力され、該速度偏差値
算出部２５で目標速度値Ｖｒと該速度Ｖの偏差値Ｖｅを
算出する。該偏差値Ｖｅは比例制御部２６に入力されこ
こで比例ゲインＧを掛けて積算値Ｇ・Ｖｅを求め、該積
算値Ｇ・Ｖｅは加算器２７に入力され、ここで前記速度
Ｖを加えた速度指令値Ｇ・Ｖｅ＋Ｖを算出し、該速度指
令値Ｇ・Ｖｅ＋Ｖを１２ビット速度指令装置２を介して
インバータ３に出力する。

【００１８】前記速度偏差値算出部２５に与える目標速
度値Ｖｒは汎用誘導電動機４がスタッカークレーンを移
動させる最低トルクを発生する速度である。このような
制御を行うことにより、スタッカークレーンは極低速
（例えば１ｍ／分）で走行する。そしてスタッカークレ
ーンが目的荷受部に到達したことを位置検出器５で検出
したら、スタッカークレーンを停止させる。

【００１９】図４及び図５は図３に示す再調芯走行制御
でスタッカークレーンの再調芯走行制御を行った場合の
縦フレームの振動（ａ）、インバータへの速度指令値
（ｂ）及びスタッカークレーンの速度（ｃ）を示す図で
ある。図６及び図７は従来のフィードフォワード制御で
スタッカークレーンの再調芯走行制御をした場合の縦フ
レームの振動（ａ）、インバータへの速度指令値（ｂ）
及びスタッカークレーンの速度（ｃ）を示す図である。
このときの速度は１ｍ／分で起動できなかったので、２
ｍ／分に設定している。図４及び図６はいずれも距離
５．５ｍｍの再調芯で、図４では速度１．０ｍ／分（周
波数０．６８Ｈｚ）、立ち上がり加速度０．０３ｍｓｅ
ｃ²（ゲイン１．５）、図６では速度２．０ｍ／分（周
波数１．３６Ｈｚ）であり、図５及び図７はいずれも距
離４５ｍｍの再調芯で、図５では速度１．０ｍ／分（周
波数０．６８Ｈｚ）、立ち上がり加速度０．０３ｍｓｅ
ｃ²（ゲイン１．５）、図７では速度２．０ｍ／分（周
波数１．３６Ｈｚ）である。

【００２０】図４乃至図７から明らかなように、図３に
示す再調芯走行制御でスタッカークレーンの再調芯走行
制御を行った場合の縦フレームの振動が小さいことがわ
かる。このことは図３に示す再調芯走行制御では位置決
め精度が向上することを意味する。また、縦フレームの
振動低減は、スタッカークレーンの軽量化、構成部材コ
スト低減につながる。

【００２１】スタッカークレーンの停止時の発生振動の
大きさは、走行速度に比例する。従って、再調芯時の走
行速度を落とせば振動低減できる。更に、停止位置精度
も向上する。しかし、速度１．０ｍ／分の低速ではイン
バータ周波数が低くなりトルク不足となり、スタッカー
クレーンの始動が困難となる場合がある。そこで図３に
示すように、速度算出部２４でパルスカウンタ６の出力
から速度Ｖを算出し、該算出速度Ｖが目標速度Ｖｒに達
するようにインバータ３へ加速指令が出されるように構
成（速度フィードバック制御）することにより、この問
題に対処している。即ち、スタッカークレーンが始動で
きない場合、そのことを位置検出器５で検知し、目標速
度Ｖｒに達するようにインバータ３へ加速指令が出され
る。これにより、スタッカークレーンの安定的始動が可
能となり、再調芯時の低速走行が実現できる。

【００２２】図８はクレーン制御用計算機による上記走
行制御と再調芯制御の処理の流れを示す図である。スタ
ッカークレーンの走行を開始し、目標位置と現在位置が
一致するか否かを判断し（ステップＳＴ１）、一致しな
かったら目標位置が現在位置よりも小さいか否か判断し
（ステップＳＴ２）、目標位置が小さい場合は図２に示
す走行制御（速度・位置フィードバック制御）による後
退走行し（ステップＳＴ３）、目標位置が大きい場合は
前進走行し（ステップＳＴ４）する。次に目標位置と現
在位置（停止位置）が一致するか否かを判断し（ステッ
プＳＴ５）、一致しない場合は前記ステップＳＴ２に戻
り、一致したら走行を停止し（ステップＳＴ６）、走行
制御を終了する。

【００２３】前記ステップＳＴ１で目標位置と現在位置
が一致していたら、目標荷受渡位置と現在位置（停止位
置）が一致するか否かを判断し（ステップＳＴ７）、一
致していたら走行制御を終了し、一致していなかった
ら、目標荷受渡位置が現在位置より小さいか否かを判断
し（ステップＳＴ８）、目標荷受渡位置が現在位置より
小さい場合は図３の再調芯走行制御（速度フィードバッ
ク制御）による後退走行を行い（ステップＳＴ９）、目
標荷受渡位置が現在位置より大きい場合は同じく再調芯
走行制御による前進走行を行い（ステップＳＴ１０）、
続いて目標荷受渡位置と現在位置が一致したか否かを判
断し（ステップＳＴ１１）、一致しなかったら前記ステ
ップＳＴ８に戻り、一致したら走行を停止し（ステップ
ＳＴ１２）、走行制御を終了する。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように各請求項に記載の発
明によれば、下記のような優れた効果が得られる。

【００２５】請求項１に記載の発明によれば、速度指令
制御部は、汎用誘導電動機が移動体を走行させるのに必
要な最低トルクを発生する速度指令信号をインバータに
出力するので、汎用誘導電動機で駆動する移動体の微小
距離の移動を効率よく、且つ高い精度で目標位置に停止
させることができる。

【００２６】また、請求項２に記載の発明によれば、請
求項１に記載の移動体の走行制御方法を、当該移動体が
所定の目標位置に走行停止した後、該移動体の目標位置
からのずれ修正又は微小距離移動する再調芯制御に用い
るので、再調芯を効率良く且つ高精度に行うことができ
る。

【００２７】また、請求項３に記載の発明によれば、速
度指令制御部は、移動体の移動距離に従って生成される
カム曲線の速度パターンから求められる制御周期毎に目
標位置と、位置検出の出力との偏差から速度指令信号を
算出し、インバータに出力し、本移動体を所定の目的位
置まで走行制御した後、該移動体の該目的位置からのず
れ修正又は目標位置からの微小距離移動する再調芯制御
に請求項１に記載の走行制御方法を用いるので、移動体
の目的位置まで走行停止、その後の再調芯を効率よく、
且つ高精度で行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る移動体の走行制御方法を実施する
走行制御装置の概略構成を示す図である。

【図２】本発明に係る移動体の走行制御方法の速度−位
置フィードバック制御の構成を示す図である。

【図３】本発明に係る移動体の走行制御方法の再調芯走
行制御の構成を示す図である。

【図４】本発明に係る移動体の走行制御方法による再調
芯走行制御例を示す図である。

【図５】本発明に係る移動体の走行制御方法による再調
芯走行制御例を示す図である。

【図６】従来の移動体の走行制御方法による再調芯走行
制御例を示す図である。

【図７】従来の移動体の走行制御方法による再調芯走行
制御例を示す図である。

【図８】本発明に係る移動体の走行制御方法による目標
位置までの走行制御と再調芯制御処理の流れを示す図で
ある。

【符号の説明】

１ クレーン制御用計算機 ２ １２ビット速度指令装置 ３ インバータ ４ 汎用誘導電動機 ５ 位置検出器 ６ パルスカウンタ ７ 電磁ブレーキ １０ 位置制御ループ １１ 位置偏差値算出部 １２ 比例制御部 ２０ 速度制御ループ ２１ 速度偏差値算出部 ２２ ＰＩＤ制御部 ２３ 加算器 ２４ 速度算出部 ２５ 速度偏差値算出部 ２６ 比例制御部 ２７ 加算器

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 汎用誘導電動機をインバータの出力で駆
   動する走行駆動機構を具備し、速度指令制御部から該イ
   ンバータに速度指令信号を出力し、該速度指令信号に基
   づいて移動体を走行制御する移動体の走行制御方法であ
   って、 前記移動体の走行位置を検出する位置検出器を設け、該
   位置検出器の出力を前記速度指令制御部にフィードバッ
   クし、 前記速度指令制御部は、前記汎用誘導電動機が前記移動
   体を走行させるのに必要な最低トルクを発生する速度指
   令信号を前記インバータに出力することを特徴とする移
   動体の走行制御方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の移動体の走行制御方法
   を、当該移動体が所定の目標位置に走行停止した後、該
   移動体の目標位置からのずれ修正又は微小距離移動する
   再調芯制御に用いることを特徴とする移動体の走行制御
   方法。
3. 【請求項３】 汎用誘導電動機をインバータの出力で駆
   動する走行駆動機構を具備し、速度指令制御部から該イ
   ンバータに速度指令信号を出力し、該速度指令信号に基
   づいて移動体を走行制御する移動体の走行制御方法であ
   って、 前記速度指令制御部は、前記移動体の移動距離に従って
   生成されるカム曲線の速度パターンから求められる制御
   周期毎に目標位置と、前記位置検出の出力との偏差から
   速度指令信号を算出し、前記インバータに出力し、本移
   動体を前記所定の目的位置まで走行制御した後、該移動
   体の該目的位置からのずれ修正又は目標位置からの微小
   距離移動する再調芯制御に請求項１に記載の走行制御方
   法を用いることを特徴とする移動体の走行制御方法。